2015年国家技术发明奖推荐项目公示材料-东南大学

2015年教育部推荐项目公示材料

1、项目名称：基于工业废弃物的土壤固化剂系列研发与工程应用

2、推荐奖种：技术发明奖

3、推荐单位（专家）：东南大学

4、项目简介：

本发明属于环境工程地质领域。随着我国城市化发展和城市功能提升，企业搬迁遗留了大量工业污染场地和工业废弃物，造成了土壤和地下水严重污染；同时现代化进程大规模工程建设需要消耗大量土地资源。因此，污染土壤修复和节约土地资源是我国环境友好型社会建设面临的重大技术问题。

本项目提出了基于工业废弃物处理污染土、改良土质的技术原理，在国家自然科学基金、863课题等多个项目资助下，采用室内试验与理论研究相结合、实体工程检验的技术路线，经过十余年研究，研发了基于工业废弃物的系列新型土壤固化剂，建立了现场施工工艺和环境安全评价技术体系，形成了土壤固化稳定的成套新技术。主要发明点如下：（1）发明了基于磷矿废石、粒化高炉矿渣等的高浓度重金属污染土固化剂及其施工技术：根据磷矿废石、粒化高炉矿渣等具有化学吸附强、生成物极难溶、重金属固化能力强等特点，发明了系列固化剂，适用于高浓度重金属污染土的固化稳定和再利用；发明了相应的双向搅拌注入法和分层搅拌施工技术，形成了重金属污染土固化稳定工艺与评价技术体系。

（2）发明了基于组合工业矿渣与氯化亚铁、废弃木质素等的粉土固化剂：根据粉煤灰和粒化高炉矿粉的复合胶凝效应，氯化亚铁与石灰水反应生成高粘合性铁氧化物等特点，分别发明了固态和液体粉土固化剂，能有效增强粉土颗粒联结，提高其强度和抗雨水冲刷能力；根据木质素质子化后可形成带正电高分子聚合物的特点，发明了基于造纸废渣木质素的粉土固化剂，可有效联结粉土颗粒，形成致密稳定结构。总结建立了采用该系列固化剂进行道路工程粉土固化的施工工艺。

（3）发明了基于电石渣的过湿土固化改良技术：根据电石渣有效氧

化钙含量高、比表面积大、吸水反应快、pH值高等特点，发明了基于电石渣的过湿土固化剂，能使过湿粘性土快速产生砂化效应，强化火山灰反应进程，提供强度和耐久性。总结建立了电石渣改良稳定过湿土路基的施工与评价技术。

上述成果已获授权专利22项，其中发明专利16项，实用新型专利6项；在国内和国际权威学术期刊《Engineering Geology》、《Canadian Geotechnical Journal》、《Soils and Foundations》、《Journal of Hazardous Materials》等发表SCI检索论文42篇、EI论文47篇。教育部组织的科技成果鉴定认为该项成果总体处于国际领先水平。

技术经济指标：发明点（1）实现了我国高浓度重金属污染土固化技术的突破，与普通水泥固化相比，重金属浸出量降低1~3个数量级且满足国家环境安全标准，扩散系数降低3~5个数量级；发明点（2）与生石灰固化相比，水稳性提高1.4倍，工程造价降低30%；发明点（3）与生石灰固化相比，水稳性提高1倍，工程造价降低90%。

5、推广应用情况：

本项目研发了基于工业废弃物的系列土壤固化剂及其施工技术，具有固化效果好、强度和承载能力高、耐久性能好、环境友好、施工效率高等特点，已在土壤固化稳定领域中得到了成功应用。据统计，到2014年底已节支总额2.645亿元，产生了显著的社会和经济效益。

6、曾获科技奖励情况：

7、主要知识产权证明目录：

知识产权类别知识产权具体名称授权或申请号权利人发明人

授权发明专利一种用于稳定含有机物的重

金属铅污染场地的固化剂ZL 2011 1

0381727.5

东南大学杜延军、魏明俐

授权发明专利用于膨胀性重金属污染土的

固化剂及制备和使用方法ZL 2012 1

0506074.3

东南大学杜延军、魏明俐、

陈志龙、朱晶晶、

杨玉玲

授权发明专利一种黏性土试样的性能测试

装置及其测试方法ZL 2012 1

0226686.7

东南大学杜延军、范日东、

陈左波

授权发明专利一种对污染物竖向隔离屏障

进行模拟的方法ZL 2013 1

0082070.1

东南大学杜延军、范日东、

陈左波

授权发明专利一种利用分层搅拌桩基对软

土层进行加固的方法ZL 2013 1

0094101.5

东南大学章定文、刘松玉、

韩文君、杨泳

授权发明专利一种用于软土地基加固的分

层搅拌桩机ZL 2013 1

0094206.0

东南大学刘松玉、章定文、

韩文君、杨泳

授权发明专利一种重金属工业污染场地的

原位固化隔离治理方法ZL 2009 1

0264163.X

东南大学杜延军、刘松玉、

张帆

授权发明专利一种用于污染场地原位隔离

修复的隔离墙的施工方法ZL 2011 1

0186821.5

东南大学杜延军、范日东、

魏明俐、蒋宁俊

授权发明专利粉土砂土质边坡快速固化剂ZL 03 1

31934.3

东南大学刘松玉、朱志铎

授权发明专利基于生物能源副产品木质素

的土体稳定性加固剂ZL 2010 1

0271040.1

东南大学刘松玉、蔡国军

授权发明专利一种基于上部为土质层、下

部为岩质层的边坡的护坡方

法ZL 2011 1

0301274.0

东南大学朱志铎、杨涛

授权发明专利高地下水位粉质土地区低路

堤结构及施工方法ZL 2010 1

0240552.1

东南大学朱志铎、刘松玉、

郝建新

授权发明专利土壤固化剂ZL 2005 1

0094195.1

东南大学钱春香、刘松玉

授权发明专利过湿土壤固化剂及其对土壤

进行固化的方法ZL 2009 1

0032013.6

东南大学杜延军、刘松琴、

刘松玉、张莹莹

授权发明专利用于阻挡碱性液体扩散的覆

土层和含有覆土层的路基ZL 2012 1

0233728.X

东南大学杜延军、魏明俐

授权发明专利一种用于土体固化的绿色低

碳固化剂ZL 2010 1

0604325.2

东南大学易耀林、马丁·利什

卡、阿尔比、刘松

玉、杜延军

授权实用新型专利一种适用于含多价阳离子矿

物环境的土工衬垫

ZL 2011 2

0478930.X

东南大学杜延军、魏明俐

授权实用新型专利基于时域反射技术的水分迁

移测量装置

ZL 2011 2

0444013.X

东南大学朱志铎、魏仁杰